摘 要在设计现代汽车的过程中，悬架的设计是汽车底盘设计的核心，悬架系统是汽车最重要和最关键的零部件之一。悬架性能能够对汽车操作稳定性和平顺性等产生直接的硬性。只有配备优良性能的悬架才能够获得优良性能的汽车底盘。笔者主要对当前轿车的前麦弗逊悬架进行论述，充分考虑了减振器缓冲块、橡胶衬套、减振器的阻尼特性、弹簧的刚度特性等橡胶元件的非线性特征，运用多体动力学软件ADAMS来建立一个麦弗逊式前悬架的详细模型，进而优化后续的设计和仿真分析，验证所建的悬架系统模型的有效性，而且在这个基础上分析麦弗逊式悬架的侧载问题，最终对悬架的设计进行优化。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文研究目的、意义 1
1.1.1研究目的 1
1.1.2意义 2
1.2悬架运动学的研究现状 2
1.2.1国外研究概况 2
1.2.2国内研究现状 3
1.3本次研究的主要内容 3
1.4本次研究的总体思路 4
1.5本章小结 4
第二章 麦弗逊悬架运动学模型的建立 5
2.1麦弗逊悬架简介 5
2.1.1麦弗逊悬架的组成 5
2.1.2麦弗逊悬架的特点 5
2.1.3麦弗逊悬架的导向机构的设计要求 6
2.2麦弗逊悬架的结构分析 7
2.2.1麦弗逊悬架的简化和假设 7
2.2.2麦弗逊悬架的运动学分析模型 7
2.3前麦弗逊悬架建模 8
2.3.1悬架建模流程 8
2.3.2悬架模型建立： 9
2.3.3转向系统: 10
2.3.4前悬架集成模型建立： 11
2.4本章小结 11
第三章 运动仿真及系统性能初步评估 12
3.1几种悬架运动学仿真试验方法 12
3.2运动学仿真 12
3.3关于车轮定位参数的介绍 12
3.3.1车轮外倾角 12
3.3.2前束角 14
3.3.3主销后倾角 15
3.3.4主销内倾角 15
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3.4.仿真结果分析 16
第四章 悬架优化设计 19
4.1悬架的优化设计 19
4.1.1关于adams/insight的介绍 19
4.2.创建因素集 19
4.3添加响应 19
4.4设定设计规范 19
4.5运行试验 20
4.6仿真前后对比 21
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1论文研究目的、意义
1.1.1研究目的
在设计现代汽车的过程中，底盘设计、发动机设计、车身设计和整车总体设计是最为核心的技术。其中汽车底盘设计的核心工作是悬架系统的设计。悬架不仅是汽车改型设计重新设计的部件，而且汽车底盘最关键的部件。汽车悬挂的性能将直接影响汽车的操纵稳定性、平顺性等整车性能[1]。只有汽车具备优良的底盘悬架才能够获得理想的性能。
汽车悬架是保障车桥或车轮与汽车承载系统的弹性联系，而且能够调节汽车行驶车身位置、衰减振动、缓和冲击、传递载荷等有关装置的总称[2]。汽车悬架的主要功能是弹性地连接车架与车轮，对车辆行驶受到的不平里面的冲击力予以缓和；保障车辆中的人员舒适和货物完好；将弹性系统引发的振动予以快速减弱，保障汽车能够保持稳定姿势的行驶，对操纵的稳定性予以改善[3]。
汽车悬架系统有导向机构、减震器和弹性元件三大部分，分别呈现出导向、减振和缓冲的功能[4]。汽车悬架系统的三大部分共同承担了车身与轮胎之间的力矩传递和各种力。汽车悬架系统对整车的行驶平顺性、操纵稳定性等的作用非常重大，其空间机构具有较大复杂性，每个车辆的运动工况存在一定的差异性[5]。汽车的实际行驶过程都会遇到各种内在控制和外在激励，进而加大了悬架的弹性动力学和运动学的分析难度。不平坦的路面上，汽车车身会受到车轮垂直作用力的影响呈现出波动起伏，产生冲击和振动。汽车行驶产生的冲击和振动必然会影响其操纵稳定性和平顺性等重要性能[6]。上述所产生的力和力矩的传动装置也就是悬架，悬架传递特性能能够直接影响汽车行驶操纵稳定性和平顺性。
汽车悬架系统研究的主要目的是对汽车行驶平顺性和整车操纵稳定性予以提升[7]。研究汽车悬架系统可以从两个领域入手：（1）对汽车操纵稳定悬架特性的影响的领域进行研究；（2）对汽车平顺性悬架特性的影响领域进行研究。第一个领域主要是对汽车悬架导向机构进行研究，车身和车轮发生相对运动时，需要研究悬架导向机构如何约束和引导车轮的转向运动、车轮定位和车轮运动的悬架参数的运动学特性，可以成为是悬架运动学研究[8]。第二个领域主要是对悬架阻尼元件和弹性元件的特性进行研究，主要是整体研究簧载、悬架、非簧载质量、轮胎、路面的质量[9]。主要是对路面盈利刺激下对汽车平顺性产生的阻尼元件和弹性元件的力学特性进行研究。因此，能够将这一领域的研究成为悬架系统动力学研究。由于悬架系统必然直接影响车辆动力学的特征，所以研究车辆动力学之前要研究汽车悬架动力学[10]。
1.1.2意义
悬架运动学主要是对悬架弹簧变形与车轮定位参数的关系进行研究，而且还对路面与车轮之间的力矩和力的作用下的车轮定位参数变化规律的研究[11]。车辆由于大量橡胶支撑弹性元件的悬架系统和各种独立悬挂的出现，车轮行使过程的定位参数必然会呈现出弹性运动学和运动学的变化。车辆操纵稳定性必然会受到车轮定位参数的变化的较大影响。所以，对弹性运动学和悬架运动学进行深入系统的研究，让其对现代汽车悬架的开发设计予以指导，进而提升汽车操作的稳定性，汽车悬架研究开发过程很早就将其纳为核心课题[12]。笔者在本文的研究对象是某微型轿车，主要采取发动机前置后轮驱动的形式，前轴运用了齿轮齿条转向系统结合麦弗逊独立悬架系统的形式。笔者建立了麦弗逊悬架运动学的仿真模型，分析了车轮定位参数的特性。在此基础上，优化设计悬架的导向机构，为接下来整改麦弗逊悬架系统的质量，提供可靠的理论依据。
1．2悬架运动学的研究现状
1.2.1国外研究概况
汽车悬架的运动学在国外很早就有过研究，很多研究人员在独立悬架被发明之后就开始了这方面的研究。但是，上世纪八十年代才是汽车悬架弹性运动学的起始研究时期。在《汽车底盘技术》一文中，德国的耶尔森赖姆帕尔详细对各种弹性运动学和悬架运动学进行了分析，对车轮的定位参数给出了准确的定义，分析了其对操作稳定性的影响和呈现出的效果[13]。在分析悬架运动学的过程中，描述了弹簧变形式车轮定位值的变化过程；弹性运动学研究过程能够描述弹簧交界处和各部件的弹性，车轮与路面的力矩和力必然会产生车轮定位值的变化，最终得出的车型车轮定位参数变化曲线比较典型，实际测量的变化曲线能够直接评价汽车的操纵稳定性[14]。在《汽车的运动与操纵》（安培正人）和《汽车行驶性能》（阿达姆措莫托）的文章中，详细的介绍汽车行驶性能受到悬架运动学的影响，对汽车操纵稳定性受到悬架弹性运动学的影响进行了系统性的分析。

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